馮健 吳傳云 管春松 崔志超 岳崇勤 金曉剛 陳 佶 夏煥

（1 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)機械化總站，北京 100122；2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所，江蘇南京 210014；3 上海市農(nóng)業(yè)機械鑒定推廣站，上海 201601）

葉菜類蔬菜是我國蔬菜作物中的重要種類，其品類繁多且種植區(qū)域廣泛，但生產(chǎn)過程中機械化水平仍然較低。通過測試表明，在農(nóng)藝條件滿足機具作業(yè)要求的前提下，市場上主流蔬菜移栽機和葉菜類蔬菜收獲機的作業(yè)性能均能滿足結(jié)球甘藍和小白菜（雞毛菜）的生產(chǎn)要求；全自動是蔬菜移栽機械發(fā)展的方向，從經(jīng)濟性上考慮宜選擇作業(yè)效率高的移栽機具；結(jié)球類蔬菜和小葉菜類蔬菜機械化收獲已具備推廣條件，但前期配套環(huán)節(jié)機械化作業(yè)的標準化、規(guī)范化程度是關鍵；國產(chǎn)小葉菜類蔬菜收獲機性價比高，具有良好的推廣應用前景。

蔬菜是我國除糧食作物外栽培面積最大的作物，2019 年我國蔬菜播種面積0.2 億hm2（3.1 億畝），總產(chǎn)量7.2 億t，居世界第一位（丁海鳳 等，2020）。葉菜類蔬菜是蔬菜產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，因其營養(yǎng)豐富，富含多種維生素和礦物質(zhì)，同時具有復種指數(shù)高、生長期短、生長速度快等特點，在我國種植較為廣泛，播種面積占蔬菜總播種面積的30%～40%（金月 等，2019），在“菜籃子”工程實施及保障方面具有不可或缺的地位。葉菜類蔬菜種類繁多，按采收類型可分為結(jié)球類蔬菜（結(jié)球甘藍、結(jié)球生菜等）和小葉菜類蔬菜（小白菜、莧菜、茼蒿等）；農(nóng)藝多樣，如設施和露地栽培、平作和壟作、裸地和覆膜等；作業(yè)工序繁瑣，如施基肥、耕整地、起壟、播種、移栽、灌溉、植保、環(huán)境調(diào)控、收獲等。除耕整地、植保、搬運等環(huán)節(jié)有少量機具作業(yè)外，其余環(huán)節(jié)幾乎皆采用人工作業(yè)，尤其種植和收獲環(huán)節(jié)用工成本占比已超60%，綜合機械化水平仍在30%以下（陳永生，2017），極大地制約了葉菜類蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為確保葉菜類蔬菜的穩(wěn)定供給，提升其生產(chǎn)能力及效益，亟須大力發(fā)展全程機械化生產(chǎn)，以促進蔬菜產(chǎn)業(yè)節(jié)本增效。

據(jù)此，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)機械化總站選擇結(jié)球甘藍和小白菜（雞毛菜）為葉菜類蔬菜的代表，重點關注用工量較大的移栽和收獲環(huán)節(jié)，聯(lián)合蔬菜主產(chǎn)省份農(nóng)機鑒定和推廣部門、有關科研院校和生產(chǎn)企業(yè)開展了葉菜類蔬菜機械的試驗示范、現(xiàn)場演示和綜合測評等活動，對國內(nèi)主流的葉菜類蔬菜移栽和收獲機型的作業(yè)性能和經(jīng)濟性進行試驗驗證，并對各機具的作業(yè)效果進行綜合評判，以期遴選出葉菜類蔬菜種收關鍵環(huán)節(jié)的適用裝備，填補領域空白，推動葉菜類蔬菜生產(chǎn)全程機械化解決方案出臺。

1 葉菜類蔬菜種收環(huán)節(jié)主流機型

1.1 蔬菜移栽機

我國蔬菜的種植方式通常包括直播和移栽兩種，因育苗移栽可縮短作物生長周期，提高幼苗成活率和土地利用率，我國60%以上的蔬菜都采用育苗移栽的方式（崔志超 等，2020）。蔬菜移栽機的分類方式多樣，按育苗方式，可分為裸苗移栽、穴盤苗移栽和基質(zhì)塊苗移栽等，其中以穴盤苗移栽應用最為廣泛；按?。ㄍ叮┟绶绞?，移栽機可分為全自動、半自動單株和半自動成排取（投）苗；按栽植方式，移栽機可分為鴨嘴式、鉗夾式、鏈夾式、導苗管式、撓性圓盤式等（吳傳云 等，2021）。

在葉菜類蔬菜中，小葉菜類蔬菜因一年多茬、生長期短，通常采用撒播、條播等播種方式；而結(jié)球類蔬菜通常采用育苗移栽的方式，其移栽機型與市場上現(xiàn)有的蔬菜移栽機型具有通用性。蔬菜移栽機需根據(jù)作業(yè)田塊大小、設施類型、種植農(nóng)藝等要求進行選擇，目前適合我國結(jié)球類蔬菜的移栽機主要有露地用大型多行復式移栽機和設施用小型單行或雙行移栽機，其中小型機型占多數(shù)。考慮到試驗地連棟溫室的結(jié)構(gòu)，所選的5 款主流蔬菜移栽機均為小型自走式雙行機型（表1）。其中亞美柯2ZS-2型、潤禾2ZBA-2 型和洋馬2ZQ-2 型為全自動機型，井關2ZY-2A型和鼎鐸2ZB-2型為半自動機型；亞美柯2ZS-2 型和洋馬2ZQ-2 型需采用220 穴專用可彎曲穴盤育苗，其余均采用常規(guī)的128 穴塑料穴盤育苗；鼎鐸2ZB-2 型為電動驅(qū)動，其他4 臺為燃油驅(qū)動。

表1 5 款主流小型蔬菜移栽機的基本情況

1.2 葉菜類蔬菜收獲機

我國蔬菜機械化收獲研究起步較晚，加之葉菜類蔬菜在機械收獲時存在柔軟易碎、損傷高、歸齊難等問題，目前葉菜類蔬菜收獲機多為國外引進機型，自主研制的成熟機型相對較少。因結(jié)球甘藍多采用壟作移栽，其收獲易采用對行有序機收（管春松 等，2019）；小白菜（雞毛菜）多采用壟作直播或撒播，單位面積種植密度較高，成熟菜葉相互交錯，目前僅可實現(xiàn)無序機收，效率高、可靠性好，收獲后需人工二次清理、碼放整齊。

目前國內(nèi)應用的甘藍收獲機都為進口單行機型，主要有比利時Vanhoucke 公司的KOROVMDB型、意大利Hortech 公司的Rapid T 型和德國Grimme 公司的MK1000 型等，其中KOROVMDB型和MK1000 型皆采用“先拔摘、后機械切柄莖，再人工裝筐”的全自動收獲方式；而Rapid T 型則采用“先切根、后人工砍柄莖，再傳送帶裝筐”的半自動收獲方式（姚森 等，2019）。考慮到全自動和半自動機型作業(yè)特點不同，選擇Vanhoucke 公司的KOROVMDB 型和Hortech 公司的Rapid T 型作為試驗機型（表2）。

表2 參試葉菜類蔬菜收獲機的基本情況

我國現(xiàn)有的小白菜收獲機包括進口和國產(chǎn)兩類，其中進口機型主要有意大利Hortech 公司的SLIDE 型、法國Terrateck 公司的RJP 120 型等；國產(chǎn)機型主要有南通富來威農(nóng)業(yè)裝備有限公司的4UM-120 型、泰州攜創(chuàng)農(nóng)業(yè)裝備有限公司的4VY-120 型、上?？挡崢I(yè)有限公司的MT-2001 型等。上述機型均采用“收割、傳送、收集裝筐一體化作業(yè)”的全自動收獲方式，多數(shù)為電動機型，少量為汽油機動力機型。由于收獲原理相似，國內(nèi)外各選擇1 種機型作為試驗機型（表2）。

2 作業(yè)效果評判方法

于2021 年6 月1——3 日在上海市農(nóng)業(yè)機械鑒定推廣站農(nóng)機綜合試驗基地開展葉菜類蔬菜種收環(huán)節(jié)機械化作業(yè)效果綜合測評活動，依據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的相關推廣鑒定大綱，分別制定了機械移栽和機械收獲作業(yè)效果（含作業(yè)性能和經(jīng)濟性兩方面）的測評方法。

2.1 作業(yè)性能評判方法

蔬菜移栽機：為降低不同蔬菜類型和品種對移栽機作業(yè)性能的影響，結(jié)球甘藍測評品種統(tǒng)一為亞非麗麗，采用育苗移栽方式，移栽時幼苗平均株高9.2 cm。依據(jù)鑒定大綱DG/T 103——2021《油菜栽植機》要求，在統(tǒng)一行距（35 cm）、株距（35 cm）、栽植深度（4 cm）的農(nóng)藝條件下，測定蔬菜移栽機具的漏栽率、栽植深度合格率、栽植合格率、栽植頻率、作業(yè)效率等技術性能指標。

蔬菜收獲機：收獲用的結(jié)球甘藍品種為亞非麗麗，露地壟作種植，小白菜品種為上海青，設施壟作種植，統(tǒng)一水肥管理。依據(jù)鑒定大綱DG/T 249——2021《葉類蔬菜收割機》要求，在統(tǒng)一生長期（結(jié)球甘藍平均株高31 cm、小白菜平均株高9.5 cm）、割茬高度（結(jié)球甘藍4 cm、小白菜2.5～3.0 cm）的條件下，測定蔬菜收獲機具的割臺損失率、漏割損失率、損傷率、作業(yè)效率等技術性能指標。

2.2 經(jīng)濟性評判方法

依據(jù)GB/T 5667——2008《農(nóng)業(yè)機械 生產(chǎn)試驗方法》，結(jié)合現(xiàn)場條件對蔬菜移栽機和葉菜類蔬菜收獲機進行實際生產(chǎn)條件下經(jīng)濟性指標測定。在機具正常作業(yè)速度下連續(xù)開展1 小時的生產(chǎn)考核，統(tǒng)計作業(yè)面積，測算作業(yè)效率。以作業(yè)面積和作業(yè)效率為依據(jù)測算包含人工成本、能耗成本與機具折舊成本等經(jīng)濟性指標的綜合作業(yè)成本，其中：人工成本包括駕駛?cè)藛T、輔助人員的用工費等，按照上海農(nóng)村每天人均工時費150 元、工作量8 小時的標準進行折算；能耗成本包括燃油費或耗電費等，油價按照汽、柴油折中均價6 元·L-1，電價按照全國居民用電均價0.6 元·（kW·h）-1進行折算；機具折舊成本按機具銷售價格5 年折舊，每年100 天作業(yè)季折算。

3 作業(yè)效果分析

3.1 葉菜類蔬菜移栽機作業(yè)效果分析

3.1.1 作業(yè)性能比較 蔬菜移栽機作業(yè)性能試驗結(jié)果表明（表3），5 款主流移栽機的漏栽率均小于5%，栽植深度合格率均大于95%，栽植合格率均大于90%，作業(yè)性能均能達到行業(yè)標準（DG/T 103——2021《油菜栽植機》），能夠滿足生產(chǎn)需要。半自動機型因采用人工單株取（投）苗，無漏栽現(xiàn)象；而全自動機型均有少量的漏栽，其與甘藍幼苗質(zhì)量、體積大小以及葉片重疊程度等因素密切相關。從栽植頻率和作業(yè)效率上可以看出，全自動機型作業(yè)效率明顯高于半自動機型，其中亞美柯2ZS-2 型采用撓性圓盤式的連續(xù)栽植方式，且機型小巧、轉(zhuǎn)彎掉頭方便，在全自動機型中優(yōu)勢更為明顯。

表3 葉菜類蔬菜移栽機具作業(yè)性能

3.1.2 經(jīng)濟性比較 從表4 可以看出：5 款葉菜類蔬菜移栽機均可由1 人獨自完成操作機具、投放秧苗或穴盤的移栽作業(yè)，人工成本與作業(yè)效率成反比，人工數(shù)相同時全自動移栽機的人工成本僅為半自動移栽機的1/5～1/2；采用電動驅(qū)動的鼎鐸2ZB-2 型能耗成本遠低于采用燃油驅(qū)動的機具；機具折舊成本受作業(yè)效率影響較大，相同價位條件下，作業(yè)效率越高，機具折舊成本越低；綜合考慮人工、能耗及機具折舊成本，葉菜類蔬菜移栽機綜合作業(yè)成本與作業(yè)效率呈反比；當價位相近時，綜合作業(yè)成本對作業(yè)效率比較敏感，即應優(yōu)選作業(yè)效率高的移栽機具。

表4 葉菜類蔬菜移栽機具作業(yè)成本

3.2 葉菜類蔬菜收獲機作業(yè)效果分析

3.2.1 作業(yè)性能比較 由表5 可知：4 款蔬菜收獲機的割臺損失率、漏割損失率均小于2%，損傷率均不超過5%，作業(yè)性能均能達到行業(yè)標準要求（DG/T 249——2021《葉類蔬菜收割機》），能夠滿足生產(chǎn)需要。作業(yè)行數(shù)相同條件下，全自動收獲方式的結(jié)球甘藍收獲機（Vanhoucke KOROVMDB 型）作業(yè)效率高于半自動收獲方式的收獲機（Hortech Rapid T 型），且損傷率較??；受田塊大小和種植方式等條件的限制，2 款甘藍收獲機具無法實現(xiàn)“回”字形連續(xù)作業(yè)，田間生產(chǎn)考核所測的作業(yè)效率均低于理論設計值，機具效能未得到充分發(fā)揮。2 款小白菜收獲機作業(yè)性能差異較小，表明國產(chǎn)機型與國外機型之間的差距在縮小。

表5 葉菜類蔬菜收獲機具作業(yè)性能

3.2.2 經(jīng)濟性比較 Vanhoucke公司的KOROVMDB型甘藍收獲機需要1 人駕駛、2 人裝筐，Hortech 公司的Rapid T 型甘藍收獲機需要1 人駕駛、4 人砍柄莖，人工成本與作業(yè)效率成反比，與作業(yè)人工數(shù)成正比；Hortech 公司的SLIDE 型和富來威4UM-120型小白菜收獲機均為1 人駕駛操作。由表6 可知，蔬菜收獲機具采用電動驅(qū)動的能耗成本遠低于采用燃油驅(qū)動；甘藍收獲機具折舊成本受作業(yè)效率影響，作業(yè)效率越高，機具折舊成本越低；2 款小白菜收獲機具折舊成本則受機具價格影響，價格越高，機具折舊成本越高。綜合而言，葉菜類蔬菜收獲機具綜合作業(yè)成本與作業(yè)效率呈反比；但機具價位相差較大時，綜合作業(yè)成本受機具價位影響更明顯。

表6 葉菜類蔬菜收獲機具作業(yè)成本

4 結(jié)論與建議

4.1 葉菜類蔬菜種收機械化已初具推廣條件

對于可規(guī)?；ūP育苗的葉菜類蔬菜，如甘藍、花椰菜、青花菜、生菜等，市場上主流移栽機具的作業(yè)性能均能滿足生產(chǎn)要求，但保證其作業(yè)質(zhì)量的前提是能配套相應的苗床土壤整理（土壤細碎度和含水率、壟面平整度等）及宜機化秧苗培育（秧苗株型、株高、盤根性等）等農(nóng)藝條件；但對于速生多茬的小葉菜類蔬菜，如小白菜、莧菜、茼蒿等，育苗費工費時，仍建議采用直播方式。

在適宜機械收獲的標準化、規(guī)范化、規(guī)模化種植條件下，對于甘藍等結(jié)球類蔬菜，目前進口蔬菜收獲機型均可滿足生產(chǎn)要求；對于小白菜等小葉菜類蔬菜，目前國內(nèi)外蔬菜收獲機均可滿足生產(chǎn)要求，機具作業(yè)性能均達標，初步具備大規(guī)模推廣的條件。

4.2 結(jié)球類蔬菜宜加速發(fā)展推廣高效全自動移栽機

全自動移栽機型比半自動機型作業(yè)效率提升了2～5 倍，而用工成本僅為半自動移栽機的1/5～1/2；從經(jīng)濟性上看，在降低育苗成本的前提下，應從綜合作業(yè)成本角度考慮，優(yōu)先選擇作業(yè)效率較高的蔬菜移栽機，即建議優(yōu)先發(fā)展國產(chǎn)全自動移栽機型。

全自動移栽機雖綜合性能最優(yōu)，但目前仍存在少量漏栽、育苗要求高、維修復雜、成本高等問題，推廣中應做好以下措施：①提高移栽苗床整理質(zhì)量，保證土壤松碎且緊實、含水量適宜；② 積極推廣工廠化“小苗密育”技術，提高秧苗培育質(zhì)量，嚴格控制移栽秧苗株型大小、株高、葉片展開度、苗缽成坨性等參數(shù)；③宜研發(fā)仿形底盤、漏苗報警及智能補苗系統(tǒng)等關鍵技術，減少秧苗漏栽率，降低人工補苗成本；④ 加強國產(chǎn)農(nóng)用傳感器的研發(fā)，提升作業(yè)精度和穩(wěn)定性，并加速推廣，有效替代國外同類產(chǎn)品。

4.3 葉菜類蔬菜機械化收獲挑戰(zhàn)與機遇并存

目前我國結(jié)球類蔬菜收獲機仍依賴國外進口，價格過高，機具折舊成本占綜合作業(yè)成本的55%以上，部分甚至超過85%，綜合作業(yè)成本均在2 400 元·hm-2以上，有的甚至達到4 170 元·hm-2（以單機年作業(yè)季100 天折算）。而實際生產(chǎn)中，國內(nèi)蔬菜種植規(guī)模大多無法滿足單機年作業(yè)季100天的作業(yè)量，綜合作業(yè)成本將達4 500～7 500 元·hm-2，遠超出國內(nèi)蔬菜種植戶的接受程度。因此，結(jié)球類蔬菜收獲機急需國產(chǎn)化，降低購機成本。而在小葉菜類蔬菜收獲機中，國產(chǎn)機型具有明顯價格優(yōu)勢，綜合作業(yè)成本遠低于國外同類機型，易被國內(nèi)蔬菜種植戶接受，具有良好的推廣應用前景。

針對目前國內(nèi)應用的結(jié)球類蔬菜收獲機存在進口機型售價高、結(jié)構(gòu)龐大、漏割率及損傷率高等問題，提出以下建議：①提升種植標準化程度，分區(qū)域分地形規(guī)范壟型尺寸、栽植行距及密度等農(nóng)藝參數(shù)，合理規(guī)劃作業(yè)路徑，減少田塊邊角漏割，提高機收占比率；② 提高收獲前道工序作業(yè)質(zhì)量，如達到起壟“上虛下實、壟直溝平”、移栽“株行距精準、栽深一致”、田間管理“水肥合理、植保同步”等要求，以保證植株成熟度一致；③加速研發(fā)推廣國產(chǎn)機型，尤其加強針對我國南方小地塊、丘陵及高山等片區(qū)的小型機型的研發(fā)；④ 改進扶正拔取、柄莖精準切割、柔性夾持輸送等關鍵部件，減少拔取堵塞、夾持撞擊、切碎傷根等現(xiàn)象出現(xiàn)。

小葉菜類蔬菜收獲機雖已實現(xiàn)國產(chǎn)化，但仍存在機具通用性差、切根收獲質(zhì)量差、機收無序散亂、碼齊難等問題，可通過以下措施進行改進：①積極推進宜機化品種的選育，提升設施宜機化建設水平，制訂推廣適宜8 m 鋼架大棚或連棟溫室機械作業(yè)的標準化壟型規(guī)格，明確播種質(zhì)量要求，提高種子發(fā)芽的整齊度；② 針對小葉菜類蔬菜品類和種植要求多樣的特點，同時考慮產(chǎn)品的商品性，宜對小葉菜類蔬菜按收獲要求進行分類，對于采取無序機收的小白菜（雞毛菜）、莧菜等品類，市場上現(xiàn)有機型已能夠滿足要求，但是對于芹菜、菠菜、小白菜（上海青）等需切根收獲的棵菜，應加速研發(fā)國產(chǎn)帶根葉菜收獲機；③改進研發(fā)壟溝仿形、夾持換向輸送裝置、碼放收集裝置、柔性切割鋸條材料等，提升現(xiàn)有蔬菜收獲機具高質(zhì)低損、有序收集的能力。

致謝：感謝北京市農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定推廣站（李治國、劉旺），江蘇省農(nóng)業(yè)機械技術推廣站（趙敏、崔軍），江蘇省農(nóng)業(yè)機械鑒定站（陸慶剛），山東省農(nóng)業(yè)機械技術推廣站（李鹍鵬、王萍、徐文藝、朱月浩），武漢市農(nóng)業(yè)機械化技術推廣指導中心（宋承琦、陳柳清）等農(nóng)業(yè)機械鑒定推廣單位和專家參與蔬菜移栽機和收獲機測評工作，并給予詳細的試驗數(shù)據(jù)支持，在此一并致謝！